一种赋予聚乳酸形状记忆的聚合物制造技术

技术编号:18883858 阅读:183 留言:0更新日期:2018-09-08 06:37
本发明专利技术涉及一种赋予聚乳酸(PLA)形状记忆的四臂聚合物,该四臂聚合物以四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4vi)为核,支臂上含有烯丙基缩水甘油醚(AGE)链段,聚四氢呋喃(PTMG)嵌段、聚己内酯(PCL)嵌段,其中PTMG嵌段可以提高PLA的韧性与亲水性,并且其低玻璃化转变温度可以在低温下实现融化与重结晶过程,PCL嵌段可以大大提高其于PLA的相容性,避免相分离。该四臂聚合物在较低温度下(20‑50℃)即可实现融化与重结晶进而赋予PLA形状记忆效应,且形状记忆恢复时间短。该四臂聚合物制备简单高效,能够提高PLA的韧性并且极大限度地降低其加工温度,使其具备形状记忆功能。

A polymer for polylactic acid shape memory

The present invention relates to a four-arm polymer for shape memory of polylactic acid (PLA). The four-arm polymer is based on tetramethyltetravinyl cyclotetrasiloxane (D4vi) and contains allyl glycidyl ether (AGE) segment, polytetrahydrofuran (PTMG) block and polycaprolactone (PCL) block on the branched arm, in which the PTMG block can be used. Increasing the toughness and hydrophilicity of PLA, and melting and Recrystallization at low temperature can be achieved at low glass transition temperature. PCL block can greatly improve the compatibility of PLA and avoid phase separation. The four-arm polymer can melt and recrystallize at low temperature (20 8209 The four-arm polymer is simple and efficient in preparation, which can improve the toughness of PLA and greatly reduce its processing temperature, so that it has shape memory function.

【技术实现步骤摘要】
一种赋予聚乳酸形状记忆的聚合物
本专利技术涉及PLA的形状记忆领域,特别涉及一种以环硅氧烷为中心点,PTMG为软嵌段,PCL为增容嵌段的四臂聚合物,该聚合物与PLA共混复合材料具备形状记忆功能。
技术介绍
具有一定形状的固体材料,在某种外界条件刺激下发生塑性形变,在经过特定环境刺激,材料又完全恢复到变形前形状的现象被称为形状记忆效应。PLA是一种理想的绿色高分子材料,呈塑料状态,玻璃化转变温度高,加工温度高,脆性高,在使用过程中容易出现裂纹而不能重复利用。目前对PLA形状记忆研究特别少,大多数都是通过共混改性,存在相容性差的缺陷,极易引起相分离。根据实现记忆功能的环境条件不同,可分为感温性、感光型和感酸碱型等多种记忆材料,目前研究和应用最多的主要是热致形状记忆高分子材料。
技术实现思路
为了克服上述现存的技术缺陷,本专利技术提供了一种可使PLA形状记忆的聚合物,形状恢复时间短,同时可以避免相分离问题,并有效提高PLA的韧性。本专利技术的技术方案:一种以环硅氧烷为中心,PTMG(Tg=-76℃)为软嵌段,PCL(Tg=-60℃)为增容嵌段的四臂聚合物,PLLA(Tg=62℃),由于合成聚合物与PLA的玻璃化转变温度相差较多,从而实现热致PLA复合材料的形状记忆。所述四臂聚合物的中心结构:所述的四臂聚合物分子支臂上的PCL增容嵌段的结构如下:,n为大于1的整数。所述四臂聚合物分子支臂上的PTMG软嵌段的结构如下:m为大于1的整数。附图说明图1为四臂聚合物的核磁共振氢谱图。如图1所示,D4vi-AGE-PTMG-PCL核磁谱图中,0~0.4ppm之间(a)为-Si-CH3氢的化学位移,1.4ppm(b)、1.6~1.7ppm(c)、2.4ppm(d)、3.5ppm(e)、3.7ppm(f)、4.1ppm(g)均为AGE、PCL和PTMG中-CH2-中氢的化学位移,6左右ppm乙烯基上氢的化学位移消失说明D4vi和AGE已经加成上。采用1H-NMR表征的结果说明一种以环硅氧烷树枝状节点,聚四氢呋喃为软嵌段,聚己内酯为增容嵌段的四臂聚合物(D4vi-AGE-PTMG-PCL)已经合成。图2为按照本专利技术制备的四臂聚合物使PLA形状记忆的过程。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体描述。实施例1:称重偶氮二异丁氰到配有磁力搅拌棒的安瓿瓶中,抽真空通氮气,通过注射器加入一定量D4vi和AGE,四氢呋喃做溶剂,将安瓿瓶置于80℃油浴中12h。然后将所得产物和适量PTMG放入250ml三口烧瓶中通氮气,防止高温氧化,40min后加热使PTMG融化,并搅拌;将催化剂浓硫酸缓慢滴加到一定量的四氢呋喃当中,混合均匀,然后滴加到反应体系,升温到125℃,停止通氮气,改成抽真空进行反应。4h后向体系中加50ml去离子水,终止反应,并回流1h,然后用Ca(OH)2中和催化剂并进行分液水洗,减压蒸馏除去低废物。将适量上诉产物与甲苯加入装有磁力搅拌棒的火焰干燥过得,氮气吹扫过的安瓿瓶中,再加入己内酯单体,65℃下搅拌45min。将催化剂辛酸亚锡甲苯溶液通过注射器加入瓶中,升温到120℃反应24h。产物通过石油醚沉降,40℃真空干燥12h。将PLLA、D4vi-AGE-PTMG-PCL按质量比1:1加入三氯甲烷溶剂当中,其中PLLA、D4vi-AGE-PTMG-PCL的总质量为溶质和溶剂总质量的29%,室温搅拌过夜。将搅拌过夜的溶液倒到玻璃板上,让溶液在玻璃板上自由流延。在常温(20℃左右)常压自然挥发两天,待膜在空气中固化后,然后25℃抽真空干燥备用。将纯PLA膜(A)和复合膜(B)分别加热至50℃变形,然后冷却到室温定型,再加热到50℃恢复。纯PLA在50℃很难加工变形,并且恢复效果不明显。而复合膜在此条件下易被加工变形,50℃再次加热样品恢复其初始形状。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种赋予PLA形状记忆的四臂聚合物,其特征在于,该四臂聚合物为嵌段聚合物,分子支臂上含有PTMG软嵌段和PCL增容嵌段,以环硅氧烷为中心;其分子结构如下:

【技术特征摘要】
1.一种赋予PLA形状记忆的四臂聚合物,其特征在于,该四臂聚合物为嵌段聚合物,分子支臂上含有PTMG软嵌段和PCL增容嵌段,以环硅氧烷为中心;其分子结构如下:所述赋予PLA形状记忆的四臂聚合物,其分子中...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋晓峰任亚君王磊韩立彬周琦峰胡洪涛
申请(专利权)人:长春工业大学
类型:发明
国别省市:吉林,22

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